Publicação
Melhoria do processo de produção de tubos maquinados e dobrados: estudo do alongamento na dobragem
| Resumo: | O projeto de dissertação exposto foi realizado de acordo com o tema proposto pela empresa Orthos XXI e teve como objetivo a otimização do processo de produção de componentes tubulares dobrados. O aumento da eficiência da produção de tubos traduz-se na redução dos tempos de prototipagem e produção, resultando também na diminuição de desperdício de material. Posto isto, inicialmente, foi estudado o processo de produção de componentes tubulares dobrados, como o corte, furação simultânea e a dobragem. Na dobragem surge um defeito, que consiste no alongamento do tubo na zona da dobragem. O tubo quando é dobrado está sujeito a tensões de compressão na zona interior da dobra e de tração na zona exterior da dobra, provocando uma mudança da espessura nas paredes. De tal modo, o eixo neutro do tubo move-se no sentido da zona de maior massa, no interior da curva. Uma vez que a zona neutra se mantém constante, o eixo central tem de acomodar este reposicionamento, alongando. Assim, foi desenvolvido um sistema de previsão do alongamento do tubo, que se baseou em 3 análises, teórica, simulação e experimental. A previsão teórica baseou-se na bibliografia disponível sobre o assunto e tem apenas em conta fatores geométricos do tubo, como o diâmetro, espessura, raio de dobragem e ângulo, não incluindo o material nas equações. A previsão de simulação foi feita com acesso ao programa Ansys LS-Dyna Mechanical e baseou-se nos componentes utilizados na empresa. Foram simulados tubos de 600 mm de comprimento a serem dobrados com matrizes de acordo com o raio de curvatura desejada e com mandril, quando necessário. A previsão experimental baseou-se em testes feitos na empresa, em condições de trabalho usuais e baseou-se numa comparação entre o tubo dobrado e um molde de chapa. Este molde possuía ranhuras e marcas do comprimento geométrico de um tubo dobrado, para um certo raio de curvatura. O tubo dobrado foi encaixado no molde, alinhando o início com a ranhura de referência. O fim do tubo foi comparado com a ranhura de referência do fim geométrico do tubo, sendo que o alongamento deste vai corresponder a esta diferença de comprimentos. Com isto, foi desenvolvida uma aplicação informática em Python que compila todas estas metodologias e é capaz de prever o alongamento na dobragem. Os resultados entre as metodologias não foram sempre muito semelhantes, existindo algumas diferenças que podem ser atribuídas à escolha correta dos materiais nos softwares de simulação. |
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| Autores principais: | Ribeiro, Bruno Manuel Ferreira |
| Assunto: | Otimização Tubos dobrados Simulação Alongamento Curvatura Otimization Bent tubes Simulation Stretching Curvature |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O projeto de dissertação exposto foi realizado de acordo com o tema proposto pela empresa Orthos XXI e teve como objetivo a otimização do processo de produção de componentes tubulares dobrados. O aumento da eficiência da produção de tubos traduz-se na redução dos tempos de prototipagem e produção, resultando também na diminuição de desperdício de material. Posto isto, inicialmente, foi estudado o processo de produção de componentes tubulares dobrados, como o corte, furação simultânea e a dobragem. Na dobragem surge um defeito, que consiste no alongamento do tubo na zona da dobragem. O tubo quando é dobrado está sujeito a tensões de compressão na zona interior da dobra e de tração na zona exterior da dobra, provocando uma mudança da espessura nas paredes. De tal modo, o eixo neutro do tubo move-se no sentido da zona de maior massa, no interior da curva. Uma vez que a zona neutra se mantém constante, o eixo central tem de acomodar este reposicionamento, alongando. Assim, foi desenvolvido um sistema de previsão do alongamento do tubo, que se baseou em 3 análises, teórica, simulação e experimental. A previsão teórica baseou-se na bibliografia disponível sobre o assunto e tem apenas em conta fatores geométricos do tubo, como o diâmetro, espessura, raio de dobragem e ângulo, não incluindo o material nas equações. A previsão de simulação foi feita com acesso ao programa Ansys LS-Dyna Mechanical e baseou-se nos componentes utilizados na empresa. Foram simulados tubos de 600 mm de comprimento a serem dobrados com matrizes de acordo com o raio de curvatura desejada e com mandril, quando necessário. A previsão experimental baseou-se em testes feitos na empresa, em condições de trabalho usuais e baseou-se numa comparação entre o tubo dobrado e um molde de chapa. Este molde possuía ranhuras e marcas do comprimento geométrico de um tubo dobrado, para um certo raio de curvatura. O tubo dobrado foi encaixado no molde, alinhando o início com a ranhura de referência. O fim do tubo foi comparado com a ranhura de referência do fim geométrico do tubo, sendo que o alongamento deste vai corresponder a esta diferença de comprimentos. Com isto, foi desenvolvida uma aplicação informática em Python que compila todas estas metodologias e é capaz de prever o alongamento na dobragem. Os resultados entre as metodologias não foram sempre muito semelhantes, existindo algumas diferenças que podem ser atribuídas à escolha correta dos materiais nos softwares de simulação. |
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